Forskare från universiteten i Sydney och Sorbonne University har använt djuphavets geologiska rekord för att upptäcka en koppling mellan jordens och Mars omloppsbanor, tidigare globala uppvärmningsmönster och påskyndandet av djuphavscirkulationen.
De upptäckte en överraskande cykel på 2,4 miljoner år där djupströmmar växer och avtar, vilket i sin tur är kopplat till perioder av ökad solenergi och ett varmare klimat.
Studien, publicerad i Nature Communications , tar itu med frågorna om hur klimatförändringar i geologisk tidsskala påverkar havscirkulationen och hur detta kan hjälpa forskare att modellera framtida klimatresultat. Forskarna försökte ta reda på om havsbottenströmmar blir kraftigare eller trögare i ett varmare klimat.
Dessa cykler är inte kopplade till den nuvarande snabba globala uppvärmningen som orsakas av mänskliga utsläpp av växthusgaser. Studien har dock identifierat djupa virvlar förknippade med uppvärmning av hav som kan motverka havsstagnation som förutspås påverka AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation) som driver Golfströmmen och upprätthåller tempererade klimat i Europa.
Huvudförfattare ARC Future Fellow Dr. Adriana Dutkiewicz från University of Sydney EarthByte Group i School of Geosciences och medförfattare använde mer än ett halvt sekel av vetenskapliga borrdata från hundratals platser över hela världen för att förstå kraften i djuphavsströmmar genom tid.
Dr. Dutkiewicz sa:"Ett avbrott i sedimentationen indikerar kraftiga djuphavsströmmar, medan kontinuerlig sedimentackumulering indikerar lugnare förhållanden. Genom att kombinera dessa data med avancerad spektraldataanalys har vi kunnat identifiera frekvensen av avbrott i sedimentationen över 65 miljoner år."
I ett samarbete med professor Dietmar Müller (University of Sydney) och docent Slah Boulila (Sorbonne), använde Dr. Dutkiewicz djuphavssedimentregistreringen för att kontrollera kopplingar mellan sedimentära förskjutningar och förändringar i jordens omloppsbana.
De fann att kraften hos djuphavsströmmar skiftar i cykler på 2,4 miljoner år.
Dessa cykler kallas "astronomiska stora cykler", som förutspås inträffa på grund av samspelet mellan jorden och Mars omloppsbanor. Bevis för detta upptäcks dock sällan i den geologiska journalen.
Dr. Dutkiewicz sa:"Vi blev förvånade över att hitta dessa 2,4 miljoner år långa cykler i våra djuphavssedimentära data. Det finns bara ett sätt att förklara dem:de är kopplade till cykler i interaktionen mellan Mars och jorden som kretsar runt solen. ."
Medförfattaren professor Müller tillade:"Gravitationsfälten hos planeterna i solsystemet interfererar med varandra, och denna interaktion, som kallas resonans, förändrar planetarisk excentricitet, ett mått på hur nära cirkulära deras banor är."
För jorden innebär det perioder med högre inkommande solstrålning och varmare klimat i cykler på 2,4 miljoner år. Forskarna fann att de varmare cyklerna korrelerar med en ökad förekomst av avbrott i djuphavsrekordet, relaterade till kraftigare djuphavscirkulation.
Detta resultat är oväntat, eftersom indikationer från observationer och havsmodeller tyder på att det nuvarande atlantiska cirkulationssystemet, AMOC som producerar Golfströmmen, kan stängas av i ett varmare klimat på grund av havsis smältning.
Men professor Müller sa:"Frysningen och smältningen av havsisen är inte den enda mekanismen som påverkar djuphavscirkulationen. Djuphavsvirvlarna förutspås intensifieras i ett värmande, mer energiskt klimatsystem när stora stormar blir vanligare."
Dessa virvlar är som gigantiska virvlar och når ofta den avgrundsdjupa havsbotten, vilket resulterar i havsbottenerosion och stora sedimentansamlingar som kallas konturiter, besläktade med snödrivor.
Dr. Dutkiewicz sa:"Våra djuphavsdata som sträcker sig över 65 miljoner år tyder på att varmare hav har mer kraftfull djupcirkulation. Detta kommer potentiellt att hindra havet från att bli stillastående även om Atlantic Meridional Overturning Circulation saktar ner eller upphör helt."
Hur samspelet mellan olika processer som driver djuphavsdynamik och havsliv kan komma att utspela sig i framtiden är fortfarande inte välkänt, men författarna hoppas att deras nya resultat kommer att hjälpa till med att bygga bättre klimatmodeller.
Mer information: Dutkiewicz, A. et al. Djuphavsuppehållsrekord avslöjar orbital pacing med 2,4 Myr excentricitet stora cykler, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46171-5
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av University of Sydney
